用以电解水的钛电极及其制备方法技术

本发明专利技术公开了用以电解水的钛电极及其制备方法。该钛电极，包括钛基材和电沉积于所述钛基材表面的溴掺杂聚乳酸枝接聚苯乙炔涂层。本发明专利技术在钛基材表面有溴掺杂聚乳酸枝接聚苯乙炔涂层。溴掺杂聚乳酸枝接聚苯乙炔是一种具有较高导电率的导电高分子，其作为涂层能显著提高钛电极的电流效率，保证较高的析氢活性，从而达到较高的电解效率。

Titanium electrode for electrolysis of water and process for producing the same

The invention discloses a titanium electrode for electrolyzing water and a preparation method thereof. The titanium electrode, including titanium substrate and electro deposition of bromine doped to the titanium substrate of polylactic acid grafting polyphenylacetylenes coating. The present invention has bromine doped polylactic acid grafting polyphenylacetylenes coating on titanium substrate. Bromine doped polylactic acid grafting PPA is a kind of conductive polymer has high conductivity, the coating can significantly improve the current efficiency of titanium electrode, ensure the high activity of hydrogen evolution, so as to achieve higher electrolytic efficiency.

【技术实现步骤摘要】
用以电解水的钛电极及其制备方法
本专利技术涉及电解水电极的
，具体而言，涉及用以电解水的钛电极及其制备方法。
技术介绍
电解水通常采用钛电极。涂层钛电极又称为DSA(DimensionallyStableAnodes，DSA)电极，是近年来电化学研究领域里最成功的技术突破之一，DSA电极作为阳极时，对废水中的有机、无机污染物均有较好的去除效果。阳极是电催化反应进行以及活性物质产生的场所。不同的阳极材料会对催化反应的类型、有机物降解效率及电极使用寿命产生很大影响。中国专利CN102268688A公开了一种含锡锑中间层的钌钯钴涂层钛电极。该钛电极的钛板主体表面有若干层锡锑氧化物涂层[2]作为中间层，中间层表面有若干层钌钯钴氧化物涂层作为表层；钌钯钴氧化物涂层的组分形式为二氧化钌RuO2、氧化钯PdO、氧化钴CoO和氧化钴Co2O3，电极表层组分摩尔配比为n(Ru):n(Pd):n(Co)＝1:(0.5～5):(0.35～3.5)。锡锑氧化物涂层为3～7层，钌钯钴氧化物涂层为15～24层。烧结温度为T＝300～600℃。以上现有技术中，氧化涂层通常具有较低的导电性，降低钛电极的析氢活性，由此降低电解效率。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术一方面在于提供一种具有较高电解效率的钛电极。一种用以电解水的钛电极，包括钛基层和电沉积于所述钛基材表面的溴掺杂聚乳酸枝接聚苯乙炔涂层。进一步地，形成所述溴掺杂聚苯乙炔镀层的溴掺杂聚乳酸枝接聚苯乙炔的原料包含聚乳酸枝接聚苯乙炔和占所述聚乳酸枝接聚苯乙炔质量10～20wt％的溴单质。进一步地，所述溴单质为溴蒸汽。进一步地，所述聚苯乙炔的重均分子量为2～4万。进一步地，所述聚乳酸枝接聚苯乙炔为由苯乙炔聚乳酸进行碳碳叁键的加聚反应所得到的聚合物。本专利技术另一方面在于提供一种钛电极的制备方法，由该制备方法所获得的钛电极具有较高的电解效率。一种用以电解水的钛电极的制备方法，将钛基材置入包含有溴掺杂聚乳酸枝接聚苯乙炔的电解液中进行电沉积。进一步地，所述电解液包含以溴掺杂聚乳酸枝接聚苯乙炔为溶质、以水、稀酸和可与水互溶的有机溶剂为溶剂的溶液。进一步地，在所述电解液中稀酸的摩尔浓度为0.2～0.6mol/L。进一步地，所述电沉积的电流密度为4～10A/cm2。进一步地，所述电沉积的时间为5～30min。本专利技术在钛基材表面有溴掺杂聚乳酸枝接聚苯乙炔涂层。溴掺杂聚乳酸枝接聚苯乙炔是一种具有较高导电率的导电高分子，其作为涂层能显著提高钛电极的电流效率，保证较高的析氢活性，从而达到较高的电解效率。具体实施方式除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本专利技术所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。如本文所用之术语：“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。“质量份”指表示多个组分的质量比例关系的基本计量单位，1份可表示任意的单位质量，如可以表示为1g，也可表示2.689g等。假如我们说A组分的质量份为a份，B组分的质量份为b份，则表示A组分的质量和B组分的质量之比a：b。或者，表示A组分的质量为aK，B组分的质量为bK(K为任意数，表示倍数因子)。不可误解的是，与质量份数不同的是，所有组分的质量份之和并不受限于100份之限制。“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)；此外，本专利技术要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。本专利技术的用以电解水的钛电极，包括钛基层和电沉积于所述钛基材表面的溴掺杂聚乳酸枝接聚苯乙炔涂层。溴掺杂聚乳酸枝接聚苯乙炔涂层是以溴单质作为掺杂剂掺杂到聚乳酸枝接聚苯乙炔，其作为导电高分子。聚乳酸枝接聚苯乙炔的高分子主链中含有聚乙炔链段，每个聚乙炔链段所含有的双键包含π键轨道进行大杂化形成一个大π键。大π键的电子定域性较弱，即离域性较大，每个单元π键分子轨道可发生兼并，多个单元兼并的π键分子轨道在空间交叠，从而进一步提高了兼并度。于是，这些兼并的π键分子轨道形成了一系列扩展的电子状态，即能带。兀成键轨道与砂反键轨道分别与半导体的价带和导带相对应。其中成键轨道中最高的占据轨道(HighestOccupiedMolecularOrbits)称为HOMO，反键轨道中最低的空轨道(LowestUnoccupiedMolecularOrbits)称为LUMO，成键轨道与反键轨道分别类似于晶态固体的价带(ValenceBandVB)与导带(ConductionBandCB)，价带顶与导带底分别相当于HOMO和LUMO。导带底与价带顶能量之差，即反键轨道底的能量与成键轨道顶的能量之差则称为聚合物的能带隙((Band-gap)。“掺杂”可以改变能带中电子的占有状况，使得聚合物的能带隙变小即要克服价带与导带之间的能级差使得π*反键轨道高度重叠，载流子可在重叠方向上快速移动，从而实现高分子的导电目的。本专利技术中溴掺杂聚乳酸枝接聚苯乙炔中，以聚苯乙炔作为高聚物骨架，相比于苯乙烯而言，聚苯乙炔所含有的侧基团苯环含有π键，苯环的π键对聚乙炔链段的大π键能产生π-π共轭效应，以拓宽聚乙炔链段的大π键的离域空间，提高其导电性。本专利技术溴掺杂聚乳酸枝接聚苯乙炔中，以聚乳酸作为聚苯乙炔主链的枝接链段。聚乳酸枝接链段一方面使得聚苯乙炔主链存在空间位阻，破坏了聚苯乙炔主链的规则性，降低了聚合物结构的密实度；另一方面，聚乳酸枝接链段末端含有羧基和羟基，其适当地降低了其疏水性，这二个方面显著改变聚苯乙炔的溶解性，使得溴掺杂聚乳酸枝接聚苯乙炔能溶解在二甲基甲酸胺、二甲基亚飒、丙酮、四氢呋喃、二氧六环等多种溶剂中。本专利技术溴掺杂聚乳酸枝接聚苯乙炔中，以溴作为掺杂剂，显著不同于以碘作为掺杂剂的是，溴含有的孤对电子与PPA共扼兀电子所形成的p-π共扼，从而形成一个更大的共扼体系，体系中的电子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用以电解水的钛电极，其特征在于，包括钛基材和电沉积于所述钛基材表面的溴掺杂聚乳酸枝接聚苯乙炔涂层。

【技术特征摘要】
1.一种用以电解水的钛电极，其特征在于，包括钛基材和电沉积于所述钛基材表面的溴掺杂聚乳酸枝接聚苯乙炔涂层。2.根据权利要求1所述的钛电极，其特征在于，形成所述溴掺杂聚苯乙炔涂层的溴掺杂聚乳酸枝接聚苯乙炔的原料包含聚乳酸枝接聚苯乙炔和占所述聚乳酸枝接聚苯乙炔质量10～20wt％的溴单质。3.根据权利要求2所述的钛电极，其特征在于，所述溴单质为溴蒸汽。4.根据权利要求2所述的钛电极，其特征在于，所述聚乳酸枝接聚苯乙炔的重均分子量为2～4万。5.根据权利要求2所述的钛电极，其特征在于，所述聚乳酸枝接聚苯乙炔为由苯乙炔聚乳酸进行碳碳叁键的加聚反...

【专利技术属性】
技术研发人员：李士刚，陆旭东，邱胜，
申请(专利权)人：深圳氢爱天下健康科技控股有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44